Апробация методики оценки уровней трансформации подземных вод на примере предприятия ОАО «Минудобрения»

Разработанная методика легла в основу построения ряда картографических моделей, позволяющих получить интегральную оценку уровней техногенной трансформации подземных вод в районе предприятия химической промышленности ОАО «Минудобрения», где фиксируются 2 основных источника загрязнения: 1) центральная промышленная площадка и вспомогательные сооружения; 2) каскад прудов-накопителей (рис. 3).

Рис. 3. Схема основных источников загрязнения подземных вод

Данное предприятие располагается в центральной части Воронежской области. Особенности литологического строения зоны аэрации обусловлены наличием в приповерхностных отложениях крупнозернистых песков неогенчетвертичного возраста и коры выветривания меловых горных пород (рис. 4). В качестве исходных данных использовались результаты химического анализа подземных вод в наблюдательных скважинах.

В I полугодии 2006 г. основные производственные сооружения и пруды-накопители данного предприятия лежали в области максимального уровня трансформации подземной гидросферы.

Вся территория, располагающаяся в пойме реки Черная Калитва, а также район 1-й надпойменной террасы на левом берегу водотока приурочены к высокому уровню деградации подземных вод.

Территории прудов-накопителей и центральной производственной площадки разделены узкой полосой с низким уровнем преобразования рассматриваемого компонента, в стороны от которой отмечается существенное ухудшение экологического состояния. Площади территорий с максимальным и минимальным уровнями трансформации гидросферы составляют соответственно 8,8 и 0 км², а на низкий уровень приходится 14,29 км². В целом большая часть изучаемой территории имеет высокий уровень преобразования.

II полугодие 2006 г. характеризуется относительным увеличением площади зон с максимальным уровнем деградации водоносных горизонтов до 5232,7 баллов в связи с увеличением объема производства. Также фиксируется незначительное продвижение ореола среднего уровня трансформации в северном направлении — в сторону прудов-накопителей. В целом картина осталась весьма схожей с I полугодием того же года. Площади областей с максимальным и минимальным уровнями трансформации составили соответственно 9,37 и 0 км². Наиболее распространенное на рассматриваемой территории состояние гидросферы относится к высокому уровню преобразования.

В I полугодии 2007 г. ситуация осталась без значительных изменений. Область среднего уровня преобразования подземных вод переместилась еще севернее, а максимальные значения баллов трансформации по-прежнему остались в районе скважины 16Н и составили 4732,5. Площади областей с максимальным и минимальным уровнями соответственно составили 9,26 и 0 км².

Для II полугодия 2007 г. характерно слабое изменение состояния подземных вод. Высокий уровень трансформации гидросферы является ведущим на изучаемой территории. Если для центральной производственной части ситуация практически не изменилась, то в районе прудов-накопителей площадь с максимальным уровнем трансформации увеличилась на 13% в связи с производством большего объема продукции. Максимальное значение баллов составило 3658,8 в районе скважины 16Н, а минимальное — 7,5 у скважины 19Н. Площадь зон с самым высоким уровнем трансформации гидросферы составила 9,45 км² (наибольшее значение за весь рассматриваемый период), а с самым низким — 0 км².

В мае 2010 г. отмечается заметное изменение уровня трансформации гидросферы. Так, в центральной производственной части произошло снижение площади зон с максимальным уровнем преобразования и увеличение — с высоким, соответственно на 0,19 и 1,42 км². Площадь областей с низким уровнем трансформации составила 15,79 км², что на 22% больше по сравнению с предыдущим периодом. В северной части карты отмечается отсутствие участков с максимальной и высокой степенью деградации подземных вод. Также фиксируется появление незначительной и в тоже время наибольшей по площади (0,12 км²) зоны с минимальным преобразованием подземных вод. Самое низкое количество баллов составило 2,8. В целом состояние гидросферы улучшилось, что является безусловным следствием примерно семикратного и одиннадцатикратного увеличения затрат на капитальный ремонт основных производственных фондов по охране окружающей среды по сравнению с 2009 и 2006 гг. соответственно. Площадь зон с максимальным уровнем трансформации подземных вод составила 6,44 км².

Далее, в августе 2010 г., произошло усиление преобразования гидросферы в северной части рассматриваемой территории. В центральной области площади зон с максимальным и высоким уровнями трансформации остались практически без изменений, в отличие от зон со средним и низким уровнями, по которым отмечается соответственно увеличение площади на 0,56 км² и уменьшение на 1,59 км². В районе отстойников появилась область площадью 0,43 км² с высоким уровнем трансформации водоносного горизонта. Это объясняется аномально высокими летними температурами, что, в свою очередь, привело к значительному испарению воды из отстойников и увеличению концентраций загрязняющих веществ.

Рис. 4. Схематический гидрогеологический разрез

трансформация подземный вода литологический Таким образом, утечки из прудов-накопителей приводили к большей трансформации подземных вод. Общие площади, приходящиеся на наибольшую и наименьшую степени деградации, составили соответственно 6,43 и 0,03 км².

В октябре 2010 г. площадь распространения высокого уровня трансформации подземных вод была максимальной, составив 26,78 км². Площадь же зоны с низким уровнем, напротив, была наименьшей за рассматриваемый период — 9,48 км². Фиксируется тенденция расширения ореола преобразования водоносных горизонтов в северном и юго-западном направлениях. В области отстойников территория средней трансформации гидросферы увеличилась на 54% и расширилась на север и особенно на юго-запад района, что является следствием «размывания» высокого уровня преобразования подземных вод. В целом отмечается ухудшение экологического состояния подземных вод. В значительной степени это следствие жаркого лета, а также увеличения объема загрузки производственных мощностей. Площади, приходящиеся на максимальный и минимальный уровни деградации, составили соответственно 8,06 и 0 км².

На январь 2011 г. пришелся пик площади (8,18 км²) зон с максимальной трансформацией подземной гидросферы в области промышленной площадки. В то же время максимальное значение баллов трансформации составило 1008,9 у скважины 16Н, что является наименьшим показателем с 2006 г. Это объясняется высокими нагрузками на производственные сооружения и возможным появлением утечек загрязняющих веществ. Отмечается сокращение площади территории с высоким уровнем деградации в районе прудов-накопителей. Преобладает высокая степень преобразования водоносных горизонтов. Участок с минимальным уровнем деградации отсутствует, а на низкий приходится 10,25 км².

Общая динамика уровней трансформации подземной гидросферы в районе предприятия химической промышленности ОАО «Минудобрения» показана на рисунках 5−9.

Рис. 5. Динамика минимального уровня трансформации подземных вод в 2006;2011 гг.

Рис. 6. Динамика низкого уровня трансформации подземных вод в 2006;2011 гг.

Рис. 7. Динамика среднего уровня трансформации подземных вод в 2006;2011 гг.

Рис. 8. Динамика высокого уровня трансформации подземных вод в 2006;2011 гг.

Рис. 9. Динамика максимального уровня трансформации подземных вод в 2006;2011 гг.